美媒：谷歌量子计算机性能“在特定领域”优于最快超算

　　参考消息网10月13日报道 据美国趣味科学网站10月11日报道， 一项突破性的实验表明，量子计算机可以在非常特定的领域超过运算最快的经典计算机。

　　谷歌量子人工智能研究人员发现了一个“稳定的计算复杂相”，可以用现有的量子处理单元(QPU)来实现。

　　这意味着，当量子计算机进入这个特定的“弱噪声相”时，它们可以执行复杂的计算，其性能超过最快的超级计算机。这项由谷歌量子计算研究员亚历克西斯·莫尔万领导的研究10月9日发表在《自然》杂志上。

　　谷歌量子人工智能代表在一封电子邮件中告诉趣味科学网站：“我们专注于开发量子计算机的实际应用，这些实际应用在经典计算机上无法完成。这项研究是朝着这个方向迈出的重要一步。我们的下一个挑战是展示一个具有现实影响的‘超越经典’的应用程序。”

　　然而，这些代表还说，量子计算机产生的数据仍然是有噪声的，这意味着随着量子比特数量的增加，为了使量子比特保持在“弱噪声相”，量子计算机仍然需要进行相当密集的量子“纠错”。

　　嵌入QPU的量子比特依靠量子力学原理并行运行计算，而经典计算比特只能按顺序处理数据。QPU上的量子比特越多，机器就越强大，而且是指数级地变强。由于这种并行处理能力，传统计算机需要数千年才能完成的计算，量子计算机可以在几秒钟内完成。

　　但量子比特是“嘈杂的”，这意味着它们高度敏感，容易因干扰而失效；大约100个量子比特中有1个失败，而100亿亿比特中才有1个失败。环境干扰包括温度变化、磁场甚至还有来自太空的辐射。

　　如此高的错误率意味着，要实现“量子霸权”，你需要极其熟练的纠错技术——目前还不存在——或者拥有数百万量子比特的量子计算机。扩展量子计算机并不容易，目前单台机器中最多有大约1000个量子比特。

　　但谷歌科学家进行的新实验表明，量子计算机可以承受目前的噪音水平，并在特定计算中表现优于经典计算机。然而，当机器规模扩大时，可能仍然需要纠错。

　　科学家们使用了一种被称为随机电路采样的方法来测试超导量子比特二维网格的保真度。超导量子比特是最常见的量子比特类型之一，由处于接近绝对零度的环境中的超导金属制成。科学家说，随机电路采样是衡量量子计算机与经典超级计算机性能的基准，也是在量子计算机上最难执行的基准。

　　实验表明，通过触发某些条件，工作量子比特可以在第一相和名为“弱噪声相”的第二相之间实现相变。在实验中，科学家人为地增加了噪声或减缓了量子关联的传播。“弱噪声相”的计算非常复杂，足以使他们得出量子计算机性能可以超过传统计算机的结论。他们在谷歌的67量子比特“西克莫”芯片上展示了这一点。

　　谷歌量子人工智能代表说：“这是通往现实世界应用或超越经典商业应用的旅程中的一个路标。这些应用应该无法在经典计算机上复制。我们在这项研究中取得的成果是朝着这个方向迈出的重要一步。如果你不能在随机电路采样这个基准上获胜，你就不能在其他任何方面获胜。”（编译/卿松竹）